(57)【要約】【課題】散布等するだけで簡単に水質及び土質を改良することのできる水質・土質改良剤、その製造方法及びその投与方法を提供すること。【解決手段】納豆を水洗して納豆菌、納豆表面の粘調質部及び納豆表面の易分解質を同洗浄水中に移行させる。一方、同洗浄水中から同納豆残渣を除去し、所望によって光合成細菌を投与する。このようにして調整された溶液を同溶液中の納豆菌が同溶液の栄養源を使用して増殖した後に所定の湖沼、河川あるいは土壌に投与する。このような水質・土質改良剤において所定期間が経過した場合には納豆菌に取って代わり光合成細菌が増殖する。同様に所定の湖沼、河川あるいは土壌に投与する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
納豆を水洗して納豆菌、納豆表面の粘調質部及び納豆表面の易分解質を洗浄水中に移行させて得られる溶液を主体とした水質・土質改良剤。
【請求項２】
前記溶液中には光合成細菌が含まれることを特徴とする請求項１に記載の水質・土質改良剤。
【請求項３】
納豆を水洗して納豆菌、納豆表面の粘調質部及び納豆表面の易分解質を同洗浄水中に移行させる洗浄工程と、同洗浄水中から同納豆残渣を除去する除去工程とからなる水質・土質改良剤の製造方法。
【請求項４】
納豆を水洗することによって得た納豆菌、納豆表面の粘調質部及び納豆表面の易分解質を含んだ溶液を同溶液中の納豆菌が同溶液の栄養源を使用して増殖した後に所定の湖沼、河川あるいは土壌に投与するようにしたことを特徴とする水質・土質改良剤の投与方法。
【請求項５】
前記溶液中には光合成細菌が含まれ、前記納豆菌が同溶液中の栄養源を使用して増殖しつつも相当期間を経過して栄養不足に陥り納豆菌が増殖不能となって納豆菌総量として減少傾向にある場合には、同光合成細菌を前記溶液中の納豆菌、納豆表面の粘調質部及び納豆表面の易分解質由来の有機物を養分として増殖させて二次溶液を生成させ、同二次溶液を湖沼、河川あるいは土壌に投与するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の水質・土質改良剤の投与方法。
【請求項６】
前記納豆菌が前記溶液中の栄養源を消費して増殖する増殖率は前記溶液を収容した容器から発生する納豆菌の発酵に伴って排出される二酸化炭素量によって決定されることを特徴とする請求項４又は５に記載の水質・土質改良剤の投与方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水質や土質を改善するために湖沼、河川あるいは土壌に投与する水質・土質改良剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生活廃水やゴルフ場、公園等の緑化整備地区において芝生等に与える肥料が原因となって特に閉鎖性の湖沼において富栄養化が問題となっている。富栄養化によっていわゆるアオコと呼称されるらん藻類が爆発的に増殖し、水質汚濁の原因となっている。また、底床部ではアオコや落ち葉等の有機物が大量に堆積し、これを分解するために微生物が酸素を使い切ってしまうため異常還元状態に陥り嫌気性細菌、例えば硫酸還元菌等が硫化水素を発生させて悪臭の原因となることもあった。
上記水質悪化の解消のために従来ではいくつかの方策がとられている。第１に濾過することで水をきれいにするというものである。濾材としては砂、プラスチック、炭等が用いられる。また、第２に水中に空気を入れる曝気法である。曝気することで溶存酸素量を増やし水中の嫌気性細菌を減少させるわけである。第３に凝集剤を散布するというものである。凝集剤によって水中の有機物を凝集させて（これをフロックという）、フロック化した状態でこれを取り除くというものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記濾過法ではいずれ濾材が目詰まりを起こして交換しなければならないという課題が生じてしまう。また、濾過設備を設置する手間がかかり作業効率が悪く設備も比較的高コストである。また、曝気法では水中の溶存酸素量が増えることから水中の嫌気性細菌を減少させることについては貢献するものの、富栄養化している状態ではかえってアオコの発生を促進してしまうという課題を生じていた。また、凝集剤を散布する方法ではフロックを回収する手間暇がかかることと、凝集剤が高コストであるという課題が生じていた。
また、異常還元は水中だけではなく土壌についても問題となっている。特にＣ／Ｎ比（炭素率）が高い土壌においては窒素飢餓状態となって上記水中と同様に還元状態に陥りやすい。例えばゴルフ場では芝生の芝を刈った後の葉が土壌中に残るがその未熟な有機物を分解するために微生物が酸素を使い切ってしまうことから異常還元が生じやすいという症例がある。この場合に耕起して土中に酸素を供給すれば還元状態は改善されるものの、急激に酸化を促進させることで土壌ｐＨが急激に下がってしまい土壌にとって好ましくない糸状菌が多く発生し芝生等の植栽に悪影響が生ずることとなる。また、ゴルフ場の芝生等では耕起することは営業上現実的には無理である。そのため、耕起せずに土壌の改良を図る技術が求められていた。
本発明は、上記課題を解消するためになされたものであり、その目的は散布等するだけで簡単に水質及び土質を改良することのできる水質・土質改良剤、その製造方法及びその投与方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、水質・土質改良剤として納豆を水洗して納豆菌、納豆表面の粘調質部及び納豆表面の易分解質を洗浄水中に移行させて得られる溶液を主体としたことをその要旨とする。
また、請求項２に記載の発明では請求項１に記載の発明の構成に加え、前記溶液中には光合成細菌が含まれるようにしたことをその要旨とする。
請求項３に記載の発明では、水質・土質改良剤の製造方法として納豆を水洗して納豆菌、納豆表面の粘調質部及び納豆表面の易分解質を同洗浄水中に移行させる洗浄工程と、同洗浄水中から同納豆残渣を除去する除去工程とからなることをその要旨とする。
請求項４に記載の発明では、水質・土質改良剤の投与方法として納豆を水洗することによって得た納豆菌、納豆表面の粘調質部及び納豆表面の易分解質を含んだ溶液を同溶液中の納豆菌が同溶液の栄養源を使用して増殖した後に所定の湖沼、河川あるいは土壌に投与するようにしたしたことをその要旨とする。
請求項５に記載の発明では請求項４に記載の発明の構成に加え、前記溶液中には光合成細菌が含まれ、前記納豆菌が同溶液中の栄養源を使用して増殖しつつも相当期間を経過して栄養不足に陥り納豆菌が増殖不能となって納豆菌総量として減少傾向にある場合には、同光合成細菌を前記溶液中の納豆菌、納豆表面の粘調質部及び納豆表面の易分解質由来の有機物を養分として増殖させて二次溶液を生成させ、同二次溶液を湖沼、河川あるいは土壌に投与するようにしたことをその要旨とする。
請求項６に記載の発明では請求項４又は５に記載の発明の構成に加え、前記納豆菌が前記溶液中の栄養源を消費して増殖する増殖率は前記溶液を収容した容器から発生する納豆菌の発酵に伴って排出される二酸化炭素量によって決定されるようにしたことをその要旨とする。
【０００５】
ここに納豆とは加熱した大豆を原料とする発酵食品である。納豆は納豆菌（Bacillus natto SAWAMURA）の発酵作用を利用して製造する。 納豆菌は枯草菌（Bacillus subtilis）の一種であり、自然界では稲藁によく生息する細菌である。発酵した納豆は納豆菌の酵素作用によって納豆表面に粘調質部（俗に言うねばねば）を形成し、独特の風味を持つ食品となる。粘調質部の主成分はグルタミン酸ポリペプチドである。また、納豆菌はプロテアーゼ、アミラーゼ、リパーゼ、セルラーゼ、ウレアーゼ、カタラーゼ、ペクチナーゼ等の種々の消化酵素を分泌して大豆を分解する。また、抗生物質としてバシトラシン、ポリミキシン、コリスチン等を分泌する。納豆菌の発酵は無酸素状態で行われる。
【０００６】
納豆の具体的な製造方法は種々存するが、基本的には次のような工程を経る。
１）大豆を水で洗浄する。
２）大豆を水に浸漬し、所定時間放置する。
３）大豆を蒸煮する。
４）納豆菌を蒸煮完了した大豆に振りかける。
５）納豆菌を接種させた大豆を所定量ずつ容器に盛る。
６）所定の温度で醗酵させる。
本発明ではこのような工程で製造された納豆であれば使用することが可能であり、工場等で本発明の溶液を得る目的で製造された納豆だけではなく、出荷されて売れ残った納豆や、出荷されずに残った納豆等を広く利用することができる。特に、納豆は他の菌と比べて強い菌であるため、他の菌（特にかびに代表される糸状菌）に侵食されにくく売れ残った納豆や、出荷されずに残った納豆を原料として広く用いることができるため、原料の低価格化を図ることが可能である。
【０００７】
このようにして製造された納豆を原料として水質・土質改良剤を得る。まず、納豆を水洗して納豆菌、納豆表面の粘調質部及び納豆表面の易分解質を洗浄水中に移行させる。水洗とはシャワーで洗浄したり水中で攪拌したりすることであって、要は納豆の残渣以外の部分を物理的に水側に移すことができればよい。このような洗浄工程の後納豆残渣は不要であるため除去される。
この場合に納豆菌とは主として大豆の表面付近に存在する当初植え付けた納豆菌が大豆の栄養分を使用して栄養細胞分裂を行い増殖したものを広くいい、芽胞体も広く含む概念である。納豆表面の易分解質とは主として納豆菌の分解酵素によって分解・合成された大豆由来の比較的低分子の糖、アミノ酸、ビタミン、ミネラル分等をいう。また、納豆表面とは大豆の外面だけではなく、納豆菌の分解で柔らかくなった大豆（納豆）が物理的な水洗による衝撃で溶出する表面近傍の皮及び実の部分を含む概念である。このようにして得られた溶液に所望により更に他の栄養成分を加えて最終的な投与可能に調整する。
このような溶液中には光合成細菌（Phototrophic Bacteria）が含まれることが好ましい。光合成細菌としては紅色硫黄菌、紅色無硫黄菌がより好ましい。光合成細菌は好気的条件下では酸素を利用して有機物を同化して増殖し、嫌気条件下では光合成が可能な細菌である。適正増殖条件（主としてｐＨ）によって納豆菌と棲み分けを行い、本発明では納豆菌が水中の栄養源を使い果たしてしまい徐々に死滅していってｐＨが上がるにつれて納豆菌の死骸や粘調質部等由来の有機物を栄養源として光合成細菌が増殖していくこととなる（但し、納豆菌も完全に死滅するわけではなく、自身の栄養源が消尽されても芽胞体としては残存しうる）。
【０００８】
このようにして製造した水質・土質改良剤は直ちに投与されるのではなく、納豆菌の増殖を確認してから投与されることが好ましい。すなわち、納豆菌が易分解質を栄養源として多量に増殖した状態まで待機することが好ましい。この時間は温度や納豆菌の密度及び易分解質の濃度に左右されるものの、数時間から７日間程度とされる。この期間内において易分解質がちょうど消費され切った状態で投与することが最も好ましい。実際には易分解質が消費され切ったかどうかは分かりにくいが、易分解質の消費と二酸化炭素の発生とは密接に関連するため（発酵に伴って二酸化炭素が排出されるから）、二酸化炭素の発生量を指標とすることが可能である。例えば、密閉容器内の二酸化炭素発生に伴う圧力の変化や、密閉容器内に溜まった二酸化炭素の圧抜きをする時間の間隔の変化、あるいは二酸化炭素濃度の変化等によってこれを算出することが可能である。易分解質が十分存在する条件下では納豆菌の増殖は盛んとなり二酸化炭素の排出量も多くなる傾向となる。
また、毎回の調整の際に常に二酸化炭素の発生量を指標としなくとも温度や納豆菌の密度及び易分解質の濃度等のデータが同等あるいは類似であれば最適な投与タイミングは把握可能である。
【０００９】
このような水質・土質改良剤（以下、改良剤とする）は湖沼や河川に投与された場合に次のような作用で水質の浄化を行う。
改良剤のうち粘調質部は水中の有機物を取り込み凝集させながら底床に沈降させていく。これによって、特にアオコ等による水質汚濁が改善され濁った湖沼等の水は清澄する。また、納豆菌は投与によって沈降し、特に底床において堆積した有機物を分解することとなる。納豆菌の分解作用は無酸素状態で行われるため底床域は還元下にあっても納豆菌の生育に支障はない。
また、土壌に投与された場合には次のような作用で土壌の浄化を行う。
納豆菌の分泌した各種酵素は還元下にある土壌有機物に作用して分解が進行する。またＣ／Ｎ比（炭素率）が高い土壌においても無酸素状態で炭素源が分解されるため窒素飢餓状態に陥った土壌が改善されることとなる。一方、還元下では土壌ｐＨは一般にアルカリ側に傾いているが、納豆菌自体がｐＨ３．８〜４．５程度の酸度を有すること、土壌有機物が納豆菌によって酸化（分解）されていくこと等から土壌は徐々に酸性側に矯正されていく。また、粘調質部には納豆菌の分泌した抗生物質（バシトラシン、ポリミキシン、コリスチン等）が含まれており、これによって悪性細菌や糸状菌の生育を抑制すると考えられる。
【００１０】
一方、光合成細菌は投与タイミングを逸した改良剤において納豆菌が増殖から総量として減少に転じた場合に納豆菌と入れ替わりに液中で増殖を開始する。これは例えば上記溶液を調整して現地に運んだものの実際に指定期間内に施用できなかった場合にメリットがある。光合成細菌の増殖の要因はいくつかあるがその最大の要因はｐＨの増加である。納豆菌の減少（つまり死滅していくこと）にともなって主として納豆菌が自己分解することにより発生するアミノ基を有する分解物質により溶液のｐＨは上がっていく。これによって光合成細菌は次第に液中において増殖していく。光合成細菌の栄養源は溶液中の納豆菌、納豆表面の粘調質部及び納豆表面の易分解質由来の有機物である。
光合成細菌と取って代わられた、あるいは光合成細菌と納豆菌の混合された二次溶液からなる改良剤はそのまま水質・土質の改良剤として使用可能である。光合成細菌は好気下においては有機物を分解して増殖するため、水質改善として納豆菌と同様有用である。尚、光合成細菌はその収容容器をわざと十分洗浄しないことによって、必ずしも別途投与しなくともよい。
【発明の効果】
【００１１】
上記各請求項に記載の発明によれば、安価に入手できる納豆を原料として納豆菌自体と納豆菌の粘調質部の両方の作用を利用することで容易に水質や土質の改善を図ることができることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
１）原料納豆の製造
図１に示すように、市場で販売されているパック入りあるいは藁つと入りの納豆の回収分（以下、回収納豆とする）と、余剰生産分のパック入りあるいは藁つと入りの納豆（以下、余剰納豆とする）を原料とする。図１に示すように、回収納豆と余剰納豆は分別機に投入される。
２）分別機での分離
分別機の概略構成について図２に基づいて簡単に説明する。筐体１内部には回転可能にドラム２が保持されている。ドラム２の本体には多数の小孔が形成されている。この孔の径は納豆の粒径以下とされている。ドラム２の回転軸３は水平に配置されドラム２はモータ４によって横転した状態で回転するようになっている。ドラム２は開閉可能な投入口５を有し、同投入口５から回収納豆と余剰納豆を投入する。ドラム２の内周面には図示しない攪拌羽根が形成されている。ドラム２の上方にはシャワー装置６が配設されており、シャワー装置６から放出された浄水はドラム２の外周や小孔からドラム内部を通過しながら筐体１内に蓄積されていく。図２においてドラム２の左側部上方にはファン装置７が配設されている。同じく図２においてドラム２の右側部上方にはダクト８が配置されている。筐体１下部位置からはポンプ９によって蓄積された洗浄水が上部位置に循環するようになっている。
このような分別機の作用について説明する。
回収納豆と余剰納豆は分別機のドラム２内に投入される。分別機は投入に伴って所定の入力操作によってドラム２を回転させるとともにシャワー装置６から浄水を放出する。筐体１内の水量の増加に伴ってドラム２内で軽い容器等は浮上し、納豆は沈むためは納豆と容器等とに分別されることとなる。規定量の注水が完了した状態でドラム２内上部には容器等が浮上するための空隙が形成される。容器等は攪拌羽根の攪拌作用によって適宜攪拌されるとともにファン装置７によって図上右方向に吹き飛ばされ更にダクト８から排出される。ドラム２内には納豆が残るため、所定時間回転させて納豆菌、納豆表面の粘調質部及び納豆表面の易分解質を洗浄水中に移行させる。
３）タンクでの追発酵
図１のように分別機で製造した溶液をタンクに移す。ここで必要に応じて光合成細菌をタンク中に投与する。尚、ドラム２内に残った納豆残渣は飼料や堆肥の原料とする。タンクにはゲージ付きのリリーフ弁が併設されているため、納豆菌の発酵で内圧が高くなると自動的に圧力を逃がす仕組みになっている。このようなタンクで所定時間（日数）追発酵させた後、湖沼、河川あるいは土壌に投与する。
【実施例１】
【００１３】
原料納豆１ｔに対し洗浄水の総量を１ｔとして分別機中で５分間洗浄した。外気温２５℃の半透明の密閉タンク（容量１０００Ｌ）において３日静置して追発酵したものを投与した。投与タイミングはタンク併設のリリーフ弁の開放タイミングをチェックすることで（徐々にリリーフ弁が開放される間隔が早くなり、その後遅くなる）増殖が完了したことを確認した。
（溶液の特徴）
溶液はミルクコーヒー色であるが粘調性ではなくさらりとしている。追発酵前に比べていわゆる納豆臭がかなり強く感じられた。
【実施例２】
【００１４】
実施例１と同じ原料納豆１ｔに対し洗浄水の総量を２ｔとして分別機中で５から１０分間洗浄した。外気温１２℃の半透明の密閉タンク（容量１０００Ｌを２つ）において７日静置して追発酵したものを投与した。投与タイミングはタンク併設のリリーフ弁の開放タイミングをチェックすることで（徐々にリリーフ弁が開放される間隔が早くなり、その後遅くなる）増殖が完了したことを確認した。
（溶液の特徴）
溶液はミルクコーヒー色で粘調性ではなくさらりとしている。追発酵前に比べていわゆる納豆臭がかなり強く感じられた。
【実施例３】
【００１５】
実施例１と同じ原料納豆１ｔに対しシャワー洗浄及びその後の攪拌水の総量を１ｔとして分別機中で５分間洗浄した。得られた溶液に１０００〜２０００ｍｇの紅色硫黄菌溶液を投与して、外気温２５℃の半透明の密閉タンク（容量１０００Ｌ）において２１日静置したものを投与した。
（溶液の特徴）
溶液は赤色を呈し納豆臭はしなかった。紅色硫黄菌が納豆菌に代わって増殖していることが確認できた。
【００１６】
各実施例の実施結果は表１及び表２の通りであった。
沼沢地についてはポンプで水中に直接流し込んだ。但し、沼沢地については同じ条件のサンプルを比較することはできないため、いくつかの同様に汚濁した沼沢を選んで実施した。土壌についてはゴルフ場の同じ条件下で根詰まりを起こしている還元状態にある芝生のサンプル土壌について散布した。いずれも施用前の状態を比較例として挙げた。
結果として、実施例１及び２はいずれも大幅な改善が確認された。実施例３についてもこれらに準ずる改善が確認された。
【００１７】
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【００１８】
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【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の水質・土質改良剤の製造工程を説明する概略図。
【図２】本発明の分別機の概略図。
【図１】
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【図２】
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